在近红外上转换NaErF4核壳晶体中，纳米尺度下自敏化效应的增强：对能源应用的意义

《ACS Applied Nano Materials》：Amplification of Self-Sensitization at Nanoscale in NIR-Upconverting NaErF4 Core–Shell Crystals: Implications for Energy Applications

纳米级NaErF4晶体的协同增强效应及其机制研究：通过核心修饰、外壳包覆及协同工艺制备微米和纳米级颗粒，结合同步辐射X射线衍射与DFT理论模拟，发现纳米核心因高原子级无序和微应变导致协同增强效应，首次证实晶格失配在纳米尺度被放大，为能源应用提供新思路。

　　

本文研究了通过三种方法对核心-壳层（CS）结构的NaErF₄晶体（包括微米级颗粒和纳米级颗粒）进行自敏化近红外响应（NIR）上转换（UC）过程的增强。研究内容包括对原始NaErF₄核心的改性、对未改性的原始核心进行惰性包覆，以及同时进行核心改性和惰性包覆。第三种或综合处理方法的效果具有协同作用，使得纳米级核心颗粒的UC光致发光强度显著增强。为了解释纳米尺度下这种光学性质放大的原因，研究人员采用了基于同步辐射源的同步辐射X射线衍射（SXRD）技术和密度泛函理论（DFT）的理论建模。通过原子对分布函数（PDF）分析评估了局部无序程度，并通过Williamson-Hall方法分析了SXRD数据中的微观应变，发现改性后的（掺Li⁺）纳米级核心具有较高的原子级无序度和微观应变。DFT计算结果支持了掺Li⁺改性核心的结构可行性，并表明随着Li⁺浓度的增加，错配应变逐渐增大。通过SXRD的Rietveld精修得到的差分晶格参数分析结果进一步证实了纳米尺度区域内错配应变的显著增强，而在微观尺度区域内则未观察到明显差异。这是首次利用SXRD结合DFT方法证明CS晶体系统在纳米尺度上晶格失配程度会放大。本研究揭示了纳米尺度下的基本物理特性，这类工程纳米晶体可能适用于潜在的能量应用。